en drejning af møtrikken

jeg kom ind i en fremragende diskussion andetsteds om, hvordan generatorer fungerer med flere batteribanker og isolatorer. Det er ikke helt kompliceret, men det kræver mange ord at forsøge at forklare og give mening. Efter at have gennemsøgt internettet for gode illustrationer og ikke fundet nogen, jeg endte med at piske min egen, og ønskede at rydde op i mit svar bagefter, udvide det, og gør det lidt lettere at læse.

den meget dumme TL;DR-sammendrag med flere batteribanker i forskellige opladningstilstande er, at dit automatiske elektriske system er meget socialistisk. “Fra hver (Generator) efter hans evne, til hver (batteri) efter hans behov.”Dette gælder med små justeringer, uanset om din isolator også er et relæ eller en diode.

Hvad sker der nøjagtigt, når en generator oplader to batterier?

hvordan reagerer generatorens regulator i en situation, hvor du har et ekstra batteri tilsluttet startbatteriet med en isolator imellem? Lad os antage, at startbatteriet er ved fuld opladning(12.7 v), og at batteriet er ved halv opladning (12.0 v)

fra min forståelse vil regulatoren se en spænding på noget imellem de to, sige 12.3 v og fortsætte med at sætte en højspænding i stedet for at oplade den for at forhindre skade.

er min forståelse helt slukket?

…

lad os sige, at startbatteriet er 95%, og husbatteriet er 50%. For at strømmen skal komme til husets batteri, skal den passere gennem startbatteriet. Og da startbatteriet stadig er en lavere kapacitet end generatoren giver, Hvordan tager det ikke noget ind?

dette spørgsmål kom faktisk op, fordi jeg forlod bilvarmerens udluftning på den laveste indstilling i flere dage og ikke var klar over det. Normalt viser instrumentbrættet opladningsnålen lidt tippet mod ‘Charge’, når jeg kører. Denne gang, med startbatteriet halvt drænet, udsendte det meget mere strøm. Hvad jeg bemærkede var, det opladede også mit husbatteri meget hurtigere.

efter en lille diskussion fik jeg lidt mere god information fra den originale plakat. Han har en 88 Econoline med et fabriksbatteriisoleringsrelæ Og generator, så jeg var i stand til at tilberede illustrationer, der i det mindste var rimeligt specifikke for et bestemt køretøj.

jeg havde oprindeligt ønsket at få fat i et par illustrationer for at få det til at give lidt mere mening, men efter at have skyllet internettet for at se, om nogen allerede havde de rigtige illustrationer, gjorde ingen det. Ikke underligt, at ingen normalt forstår, hvordan disse ting fungerer. Du kan finde illustrationer hele dagen med batterispænding under opladning eller afladning, men jeg fandt aldrig et spændingsdiagram (på et bestemt opladningsniveau), da det ændres afhængigt af hvor meget strøm du lægger i eller trækker ud lige i det øjeblik, hvilket er hvad du har brug for for at forstå dette.

jeg gjorde nok jagt for at sikre, at mine oplysninger er rigtige, og lavede bare mine egne illustrationer efter arbejde en aften.

Hvordan fungerer hvert stykke af systemet alene?

før noget af dette giver mening, skal du være i stand til at se, hvordan hvert stykke fungerer under forskellige elektriske belastninger, men der er mange variabler, der ændrer ting. Disse illustrationer er ikke *nøjagtige* pr. sige til en bestemt opsætning, men de er” om rigtige ” for lager 2G-generatoren og startbatteriet, du får i en E-150 fra omkring 1987-1994 eller deromkring, og forhåbentlig bare god nok til at forklare konceptet.

generator

de fleste af graferne for dem viser den maksimale udgangsstrøm, du kan få, afhængigt af generatoren eller motorhastigheden, hvilket ikke rigtig hjælper os meget. Hvad du virkelig har brug for at se, er, hvad din Generator vil gøre med en fast kørehastighed, når du øger belastningen på den.

ved krydshastighed kan du se, at spændingsudgangen på din generator for det meste er flad op til et sted omkring dens nominelle output, og et eller andet sted efter det, når du lægger mere belastning på det, falder spændingen, den er i stand til at lægge ud. For den flade del af grafen drejer spændingsregulatoren feltet op i generatoren for at holde spændingen op. Når feltet er i fuld styrke, er det alt hvad du har, og spændingen falder hurtigt efter det, da du øger efterspørgslen efter strøm.

dette ændrer sig, når din motorhastighed ændres. Ved tomgang, hvor anternatoren kun drejer omkring 2.000 O / min (normalt omkring 3 gange krumtaphastighed), bevæger afskæringspunktet sig meget længere til venstre. På cruise vil de fleste Fords få generatoren til at dreje overalt fra 4.000-6.000 omdr. / min., og det er nok ret repræsentativt for det. Hvis du kører motoren hurtigere, skubber den afskæringen længere til højre, men ikke så meget; du kommer til et punkt, hvor al modstand i komponenterne dybest set vinder ud over at dreje generatoren hurtigere. De fleste Ford-generatorer er gode til omkring 16.000-18.000 omdr. / min., før tingene begynder at gå i stykker.

denne kurve er ikke nøjagtig eller baseret på reelle testdata, fordi jeg desværre ikke har nogen og ikke kunne finde nogen. Denne er baseret på information til separat ophidsede generatorer, der er tilgængelige i tekniske tekster, og modificeret med tilføjelse af den adfærd, der er passende for at have en spændingsregulator. Så ja, jeg er sikker på, at det er sådan kurven ser ud, men på samme tid, Nej, Jeg er ikke sikker på et enkelt nøjagtigt tal på denne graf, da jeg har justeret det med øjeæble. Enhver ønsker at komme sammen og lave en generator testbænk, så vi kunne få reelle tal?

startbatteri

næste op er, hvad dit startbatteri gør på forskellige aktuelle niveauer.

dette var den svære del at finde, og jeg endte med at udtrække denne info fra nogle rigtig gode batterikort sammensat af en båd fyr til Hjemmemagasin. Disse batterigrafer er faktisk i det mindste baseret på nogens eksperimentelle data, så de er lidt mere nøjagtige end den generatorgraf, jeg har ovenfor. For at få denne graf tog jeg i det væsentlige diagrammet på den sidste side af det linkede dokument og tog værdierne på en “skive” i en bestemt opladningstilstand (90% for denne første kurve) og derefter justeret for batteristørrelsen.

alt på den kurve ovenfor ændres med både hvor stort dit batteri er, og hvor afladet det er, så jeg har lavet en til hver af de forskellige situationer, vi skal se på for at forstå, hvordan isolatorer og flere batteribanker arbejder sammen. For denne første antager det om et 75ah blybatteri (dybest set gruppen 65 batteri i en Econoline).

når du ser til venstre for nul på bunden, er det afladningsstrøm, med dit batteri, der leverer strøm. Til højre er ladestrøm, med strøm, der sættes i dit batteri. Hvad du kan læse groft fra dette diagram er spændingen. Dette diagram har om de rigtige spændingsnumre for dit startbatteri, der er 90% opladet, hvilket er ret normalt for bare at have fyret op en varevogn, der sidder i et stykke tid.

den mindst nøjagtige del af disse diagrammer er lige omkring 0 strøm. Blybatteriadfærd er meget” uklar “i dette område, og spændingen afhænger af mange andre ting, så vær ikke meget opmærksom på den linje, der forbinder de laveste” opladning “og” afladning ” strømme; det betyder ikke meget der.

det enkleste system: en Generator, et startbatteri

lav belastning

lad os nu se på den første og enkleste kombination, bare din generator og dit startbatteri. Lige efter at du har fyret din varevogn, sparker generatoren helt op til 14-14, 5 V eller deromkring. Din varevogn brændstofpumpe og elektronik tager måske 30A at køre, så dit system vil sandsynligvis være omkring 14,2 V – Du skal “gætte” først for at finde ud af det, og derefter gå tilbage og tilføje ting for at se, om dit gæt var rigtigt.

det, der er vigtigt at se, er, at dit batteri og din Generator er bundet sammen, så de *skal* være i samme spænding. Ved 14.2 V kan din generator slukke omkring 42a, og dit batteri “ønsker” omkring 7A værd at oplade, så 14.2 V ville være rigtigt, hvis resten af dit system kræver omkring 35A lige da. Temmelig tæt, men måske ikke helt et godt gæt, som vi kan gøre, fordi strømmen ikke helt balancerer – din bil og batteri vil have 37A sammen, og generatoren ønsker at sætte 42A ud, så vi er lidt væk.

jeg kan springe et trin over og sige, at 14.3 V fungerer for højt, så lad os prøve halvvejs mellem ved 14.25 V. Ved den spænding ønsker startbatteriet 7.5 A, og varevognen vil stadig have 30A til at køre, og generatoren ønsker at slukke 35A. det er temmelig darned tæt – inden for et par ampere – så jeg ville ringe til 14.25 svaret. Det er nok lidt for præcist i betragtning af, hvor rigget diagrammerne er.

Medium belastning

nu med den enkle en Generator/en batterikombination, lad os dreje på forlygterne og tænde ventilatoren lavt; nu siger vi, at vi har hævet vores belastning fra varevognen til 50A. lad os gætte 14.1 V for systemspændingen. Når man ser på batterikortet, vil batteriladningsstrømmen sandsynligvis falde til mere som 6,5 A ved den spænding, så din samlede belastning er nu omkring 56,5 A. din generatorgraf siger, at den lægger ud omkring 56A ved den spænding, så vores gæt var godt! 56A kommer ud af generatoren vil opdele i omkring 50A går til van og 6A går til batteriet.

høj belastning

Okay, tid til at overbelaste generatoren. 20A på maks), tænd bagluften og måske opvarmede sæder. Flip på viskerne, få alt i gang. Nu har vi omkring 90A efterspørgsel i systemet. Det er langt mere end generatoren kan lægge ud af sig selv på over 12v, så hvis du stoler på det lidt fiktive diagram, jeg lavede, kan din generator kun lægge ud omkring 11,5 V ved den belastning.

batteri til undsætning! Det er stadig forbundet, og hvis det faktisk var på 11.5 V, ville det virkelig lægge noget juice ud! Hvad der virkelig vil ske er, at systemet kommer til at afregne ved hvilken spænding udgangsstrømmen fra batteriet og generatoren tilføjer op til 90A.

ser på diagrammet, der ligner omkring 12.4 V for mig. Ved 12.4 V kan din generator stadig skrue ud 83A, og dit batteri vil slukke de resterende 7a.

det enkle system TL;DR

jeg valgte den enkle situation først, fordi denne skal give mening, før du kan forstå, hvad der sker, når du smider en anden batteribank med en anden opladning. I dette enkle eksempel har du allerede to ting, der kan slukke strøm (generator og batteri), der skal “beslutte”, hvordan man deler belastningen. Tingen er, det er ikke rigtig så meget en “beslutning.”Hver ting har sin egen naturlige opførsel, som diagrammet forsøger at give mening om, og systemet har en “naturlov”, hvilket er, at spændingen for alle de stykker, vi ser på, altid vil være den samme (fordi de er direkte forbundet). Derfor vil generatoren og batteriet øge eller mindske output, indtil spændingen stabiliseres mellem dem. Det er lidt af en fysik balancegang.

tilføjelse af en batteribank

lav køretøjsbelastning, 50% batteriladning

lad os nu gå tilbage til det første eksempel, hvor du lige har startet varevognen og har en rimelig 30A systembelastning, men nu tilføjer vi i dit hus batterier. Lad os sige, at din batteribank er 200ah, svarende til næsten tre af dem, der starter batterier i størrelse – jeg vil overdrive tingene lidt, så det er lettere at se effekten i de forskellige diagrammer. Din batteribank er kun 50% opladet, når dit isolatorrelæ forbinder det med generatoren og startbatteriet, så dets diagram ser sådan ud.

formen er virkelig ens, men strømmen er meget større (fordi banken er større) og spændingerne er lavere (fordi banken er halvt afladet). Din varevogn vil stadig have omkring 30A til at køre sine egne ting.

så nu, med det isolatorrelæ tilsluttet, gælder loven “alle spændinger er de samme” for alle tre stykker. For at finde ud af, hvad det skal gøre, må jeg gætte en spænding igen for at starte. Jeg kan lave et veluddannet gæt og sige, at systemet måske kører på 13,5 V, hvilket ser ret tæt ud. Lad os se, Ved 13.5 v lægger vores generator ud omkring 76A, og vores efterspørgsel er 30A (fra bilens elektronik) plus omkring 3a (hvad det mest opladede lille batteri ønsker ved den spænding) og en kæmpe 65a, som vores sultne batteribank ønsker ved den spænding. Det er en samlet belastning på 98A, langt mere end generatoren lægger ud, så jeg har tydeligvis gættet forkert!

hvis jeg prøver igen, kommer det tættere på – kl 13.4V, belastningen er 30A bil, stadig omkring 3A startbatteri (for lille en ændring til at fortælle fra diagrammet), men ned til omkring 40A på batteribanken. Generatoren kan sætte ud blot et par flere ampere, også. Så belastningen går ned til 73A, og generatorens kapacitet kryber op til måske 77. Dybest set er vi omkring der; 13.4 V er lige så præcis som vi kan få med disse diagrammer.

med det eksempel kan du virkelig se, hvordan strømmen bliver delt mellem de to batteribanker. Dit startbatteri vil ikke have meget; det er for fuldt til at tage meget mere opladning ved den lave spænding, og spændingen er stadig for høj til, at den overhovedet kan aflades. I mellemtiden er din batteribank sulten, og den vil bare suge strøm ind, indtil den falder generatorens spænding ned til et niveau, hvor den er tilfreds. Når strømmen går op, falder generatorens spænding, og når spændingen falder, falder batteriets “sult”, så de mødes i midten.

lav køretøjsbelastning, 50% batteriopladning

nu, for at se, hvad der foregik med din rig den anden dag, da din bank var virkelig nede, her er en kurve for dit batteri med kun 20% opladning.

dette er nok af en forskel for at begynde at suge juice ud af dit startbatteri, ligesom du så, men slet ikke meget endnu.

jeg vil gætte 12.7 V først. Ved 12.7 V lægger din Generator ud omkring 82A, dit startbatteri sætter faktisk ud omkring 1a. Din varevogn vil stadig have 30A til at køre, og dit batteri vil suge en fuld 50A! Det er nok et ret godt gæt på spændingen, vi er inden for et par forstærkere af alt, der tilføjer. 83A eller deromkring fra generatoren og starte batteriet, og 50 af det går i at genoplade den ekstra bank.

du kan se, hvor selv små ændringer i mine gæt på at lave disse grafer ville få det til at trække hårdere fra dit startbatteri.

• hvis din opladning var mindre end 20% tilbage, ville du helt sikkert trække meget hårdere fra startbatteriet, da din Generator er helt maksimeret.
• min “generatorkurve” kunne let have været generøs for den Generator over 70A, da jeg lige kogte den del af kurven “ved øje”, indtil den så rigtigt ud. I modsætning til batterierne har jeg ikke gode hårde data til den ene, lige nok grundlæggende viden om, hvordan det virker at lave et diagram.
• den mindste stigning i belastningen fra selve varevognen kommer næsten lige ud af dit startbatteri nu, med husets batteriladningsstrøm faldende. Generatoren er næsten helt maksimeret, så hvis du slukker varmeapparaterne til 10A (for 40A i alt for varevognen), falder spændingen en lille smule til 12.68 V, din generator producerer stadig omkring 82A, startbatteriet slukker omkring 2a, og din ladestrøm falder til kun 44a (for en 84A total belastning). Lyder ikke meget, men ammetrene i Ford-bindestregerne er faktisk virkelig følsomme, og du vil helt sikkert se det som en meget mærkbar nåletræk.

på den anden side viser dette, hvorfor du ikke skal bekymre dig for meget om en relæisolator, der får dine batterier til at “dræne” dit startbatteri, når bilen kører. Du skal virkelig dræne dine husbatterier, før de selv begynder at trække strøm ud af dine startbatterier, og selv da er det en lille dråbe.

på samme tid kan du se, hvordan genopladning af husbatterierne fra en virkelig lav opladning virkelig fungerer snoet ud af generatoren. Ikke en god del til billige ud på.

hvad med en diodeisolator?

en diodeisolator ændrer ting, og ikke altid på en god måde. Det garanterer, at din husbank ikke trækker opladning direkte fra din startbank, når du kører. Men som du kan se fra eksemplerne ovenfor, er det ikke rigtig en stor risiko, selv med et simpelt relæ.

hvad en diodeisolator bestemt gør, er at ændre formen på generatorkurven. Dioder har det, der kaldes et “fremadspændingsfald”, når de arbejder. Dette er dybest set et fast spændingstab, når strømmen strømmer. 0,9 V.

for at kompensere for dette er “spændingsføler” – ledningen til din spændingsregulator stadig fastgjort ved startbatteriet på diodens nedstrøms side (fastgør ikke på batterisiden i stedet). Hvis din regulator ønsker 14.2V, det kommer til at dreje feltet på generatoren højere, indtil generatoren sætter ud 15.1 V. Dette vil producere 14.2 V på den nedstrøms side af den diode.

dette påvirker generatorens ydeevne tre måder:

• det tilføjer belastning til generatoren. Hvis du producerer 50A, mister du 45V, der krydser dioden, så det er en anden 45V, som generatoren skal slukke. Dette betyder, at din generator altid kører lidt varmere.
• det reducerer generatorens output, hvor regulatoren maksimerer ud. Fordi det tager ekstra feltstyrke at levere den ekstra 0.9V, din regulator løber tør for muligheden for at tilføje ekstra “spark” ved en lavere Udgangsstrøm, så du “falder af” den flade del af kurven tidligere.
• du mister spænding overalt over det flade sted for en given strøm, så din opladningsydelse, når generatoren maksimeres, falder meget målbart.

jeg har lavet et andet rigget diagram, der viser denne adfærd. Den samlede kurve er ikke den mest nøjagtige, men forskellen i ydeevne er temmelig on-the-mark.

den oprindelige generatorkurve er prikket. Jeg har strakt grafen lidt højere for at gøre forskellene lettere at se. Det er lidt skævt fra 14 til 13V, men generelt handler det om rigtigt.

som du kan se, er der ikke meget forskel, når du har en lav belastning. Men når du har maksimeret dit felt, hvem! Hvilken forskel. Generatoren, der blev bedømt til 67A, ville sandsynligvis blive bedømt til omkring 58A nu, hvis du brugte de samme kriterier. Du mister næsten 5A hele vejen gennem området. Al din tabte strøm går ind i 50V + eller så din diode spiser.

derfor kan jeg godt lide isolatorrelæer. Selv ved de meget høje strømme får du genopladning af en 200ah bank, der er drænet ned, Jeg kan få en kontinuerlig solenoid, der vil håndtere strømmen til $40 toppe. Jeg vil meget hellere bruge de ekstra penge, du ville betale for en diodeisolator (omkring $35 ekstra minimum for denne generatorstørrelse) mod en meget bedre generator i stedet.

så hvad sker der virkelig her?

intet i systemet ved virkelig, hvordan man distribuerer elektriciteten, hvert stykke har bare sine egne ydeevneegenskaber, og systemet vil “afbalancere” naturligt til den spænding, der får den tilgængelige forsyning (fra generatoren) til at imødekomme efterspørgslen (fra bilelektronikken og de to batteribanker).

plus, diodeisolatorer er Djævelen! (Din kilometertal kan variere)